泥水加压平衡顶管施工工艺流程（管道顶进施工中的泥水平衡顶管工艺及中继间使用）

随着现代施工技术的不断发展，作为市政工程管道施工的主要技术工艺也在不断发展，我们所熟知的管道施工方法分开槽和不开槽两种，其中不开槽施工中泥水平衡机械顶管工艺已得到广泛应用，今天让我们来详细了解下：

1、泥水平衡顶管工艺原理

泥水平衡顶管工艺基本原理是将已调成一定浓度和比重的泥水，通过送泥水系统送至顶管机头前挖掘面处，泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面里面渗透，同时调节泥水压力来平衡地下水压力和土压力，达到稳定挖掘面的目的；顶管机头前进的同时刀盘切削土体，被切削下来的残土与泥水充分拌和后，由排泥系统输送至地面泥水分离设备进行处理，分离出的残土被运走，泥水再送入送水系统循环使用。

2、泥水平衡施工特点

⑴ 适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下也可适用；

⑵ 可有效的保持挖掘面的稳定，对所顶管周围的土体扰动比较小，因此施工引起的地面沉降很小；

⑶ 与其他类型顶管相比，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土、砂土层表现得更为突出，适宜较长距离顶管；

⑷ 工作坑内的作业环境比较好，作业也比较安全。由于它采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业；可在大气常压下作业，也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。

⑸ 泥水输送弃土的作业连续不断地进行，其施工进度快，能有效的保证工期。

3、泥水平衡顶进系统及进排泥系统

泥水平衡顶进系统主要由以下几部份组成：① NPD泥水平衡顶管机；② 机内控制柜；③ 洞口止水圈；④ 环形护口铁；⑤ 马蹄形顶铁；⑥ 主顶油缸；⑦ 主顶油泵；⑧ 激光。

进排泥系统主要由以下几大部份构成：① 泥水分离设备（沉淀箱及分离器等）；② 进水泵；③ 排泥管；④ 进水管；⑤ 基坑旁通；⑥ 流量计；⑦ 排泥泵；⑧ 进排泥泵控制柜；⑨ 进排泥软管；⑩ 流量调节器。

目前比较先进的为NFD型泥水加压平衡顶管掘进机。

4、泥水平衡顶管工艺流程

5、顶力估算及允许顶力

⑴顶力估算

根据规范及行业标准GB50268-2008和CECS 246:2008，顶力计算公式如下：

F0=π*D1*L*fk NF

式中：F0---总顶力标准值（kN）

D1---管道外径（m）

L---管道设计顶进长度（m）

fk--采用触变泥浆减阻，管外壁与土的平均摩阻力取16kN/m2

NF—迎面阻力，NF=π/4*Dg²*γs*Hs

Dg—顶管机外径

γs—土的重度

Hs—覆盖层厚度，取最大值6.0m

由上述公式可看出顶力主要受管道直径，一次顶进长度，是否采用触变泥浆减阻、土的重度、覆盖层厚度等因素影响。

⑵ 允许顶力公式

参照CECS 246:2008钢筋混凝土管道允许顶力验算公式如下：

Fdc=0.5*φ1*φ2*φ3*fc*Ap/γQd*φ5

式中：Fdc—混凝土管道允许顶力设计值（N）；

φ1—混凝土材料受压强度折减系数，取0.9；

φ2—偏心受压强度提高系数，取1.05；

φ3—材料脆性系数，取0.85；

φ5—混凝土强度标准调整系数，取0.79；

fc —混凝土受压强度设计值（N/mm2），C50砼取23.1N/mm2；

Ap—管道的最小有效传力面积（mm2）；

γQd—顶力分项系数，取1.3.

由上述公式可看出允许顶力主要受管道自身因素控制，这使得我们可以在实际运用时提高管道自身强度。

6、中继间

在长距离顶管中用于分段顶进而设在管段中间的封闭的环形小室。一般用钢材制作，沿管环设置千斤顶。优点该法之最大优点，能缩短硕节长度，从而减少千斤顶和后背的数量。

根据CECS 246：2008规程12.4.3条，当估算总顶力大于管节允许顶力设计值时，应设置中继间；当管道估算顶力小于允许顶力，可不设中继间。 同时根据GB50268-2008规范6.3.1第1条一次顶进距离大于100m时，应采用中继间技术，中继间数量可通顶管长度分别计算来确定。

笔者认为对于顶管中继间的我们应该慎用，虽然它能缩短硕节长度，减少千斤顶数量；但它的缺点也是较多：①造价高，单节中继间少则十几万，多则几十万；②中继间与混凝土管道间接缝处理困难，顶管过程容易出现漏浆；③中继间与管道刚度不同，对于温度及地质应力作用下变形不统一，对于中继间替代管道功能时，接缝容易开裂，存在质量隐患；④如若在管道顶进完成时，将中继间取出施工要求及成本均高。

笔者认为我们可以通过设计及施工措施完全避免中继间的使用，在设计阶段尽量避免设计100m以上井段管道；若设计不可避免，在施工中我们可以采取提高混凝土管道壁厚及管道混凝土强度等级，可由目前的C50到C80，提高此类措施成本远低于中继间，也不存质量隐患。

,